Бесколлекторный синхронизированный электродвигатель постоянного тока

Бесколлекторный синхронизированный электродвигатель постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ш1 304892

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 16.02.68 (21) 1218303/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.11.75. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 09.02.76 (51) М. Кл. H 02k 29/02

Н 02р 5/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.313.292:

: 621.316,729 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. П. Колесников и Э. А. Лодочников (71) Заявитель (54) БЕСКОЛЛЕКТОРНЫЙ СИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к синхронизированным двигателям постоянного тока с бесконтактным коммутатором.

Известны бесколлекторные синхронизированные электродвигатели постоянного тока со стабилизацией скорости вращения, построенные на импульсном воздействии управляющих сигналов на входные цепи бесконтактного коммутатора. При этом датчиком управления сигналов служит таходатчик (синхронный или гистерезисный), обеспечивающий обратную связь по скорости вращения.

Эти двигатели характеризуются недостаточно высокой степенью стабилизации скорости вращения при изменении напряжения питания и температуры окружающей среды.

Цель изобретения — повышение точности синхронизации скорости вращения и упрощение электродвигателя. Достигается она тем, что гистерезисная машина подключена к источнику заданной частоты, а датчик положения размещен на валу ротора и связан с ротором через синхронную муфту.

На фиг. 1 изображена схема описываемого электродвигателя; на фиг. 2 — механические характеристики соответственно синхронной муфты и гистерезисной машины; на фиг. 3— зависимость момента электродвигателя от угла 0 при постоянной скорости вращения; на фиг. 4 — механическая характеристика электродвигателя.

Обмотка статора гпстерезисной машины 1 подключена к бесконтактному преобразова5 телю 2 постоянного тока в переменный с заданной частотой.

Ротор датчика полжения 3 и ротор 4 гистерезисной машины связаны с ротором 5 двигателя синхронной муфтой 6. Обмотка 7 двига10 теля подключена к полупроводниковому коммутатору 8, управляемому датчиком 3 положения ротора.

Синхронная муфта 6 может быть любого типа: магнитоэлектрической, реактивной, ин15 дукторной и т. п.; может быть выполнена пз эластичного материала или пружинной. Гистерезисная машина может быть однофазной, двухфазной, трехфазной и т. д.

Статор двигателя представляет собой обыч20 ный статор машины переменного тока, ротор выполнен в виде магнита-звездочки; на валу

9 двигателя расположен один из элементов синхронной магнитоэлектрической муфты с радиальным расположением постоянных маг25 нитов — внутренний постоянный магнит 10.

Внешний кольцевой постоянный магнит 11 муфты расположен на валу 12. На этом же валу находятся датчик положения 3 и ротор

30 гистерезисной машины.

304892

Соотношение механических (моментпых) характеристик синхронной муфты гистерезпспой машины выбрано таким, что се вращающий момент больше вращающего момента гистерезисной машины в двигательном режиме и меньше враща1ощего момента последней в генераторном режиме.

На фиг. 2 представлены !le a»!! Ice«»e характеристики синхронной муфты (кривая 1)

:1 гистерезисной машины в однофазном (кривая II) и трехфазном (кривая III) режимах.

Разница максимальных синхронных моментов в обычных гистерезпсных машинах в двигa Tåëüíoì и генераторном режимах тем больше, чем меньше мощность машины и, следовательно, больше относительная вел!! !ина потерь B меди обмотки статора.

Синхронная муфта обеспечивает такое взаимное положение ротора двигателя и ротора датчика положения, при котором в момент вкл1очения бесконтактного коммутатора возникает вращающий момент бесколлекторного электродвигателя от взаимодействия магнитных потоков статора и ротора. г1ля обратной связи по скорости двигателю необходимо сохранение <: ???????????????? (?? ???????????????? ?????????????????????? ???????? ???????????????? ??????????) ?????????? ?????????????? ?????????????????? ?? ?????????????? ????????>кения.

Параметры синхронной муфты выбраны такими, чтобы не происходило ее срывов в любом возможном режиме работы.

Наиболее опасен режим пуска двигателя, так как при этом ротор электродвигателя рывком через муфту увлекает роторы датчика положения и гпстерезисной машины. Последние могут быть конструктивно выполнены малопперцпонными, что не увеличивает необходимого максимального статического момента муфты и ее размеров.

1хак видно из кривой (на фиг. 3), при незначительном изменении угла 0 значительно изменяется момент, развиваемый двигателем при постоянной скорости вращения. Это свойство бесколлекторных двигателей постоянного ток"у:добно для регулирования величины вращающих моментов при п-пост).

Реальная гпстерезисная машина в однофазном и трехфазном режимах характеризуется большим различием максимальных моментов в генераторном и двигательном режимах; при этом пространственный синхронный угол изменяется в пределах 90 .

Синхронная муфта характеризуется пространственным углом сдвига 0=180 .

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

При включении в сеть постоянного тока двигатель разгоняется до синхронной скорости (соответствующей частоте напряжения на обмотках п!стерезисной машины) как обычный бесколлекторный двигатель постоянного тока (фиг. 4) . Обмотки двигателя переклю5

7»

4 IHI0TcH бескоптакт1!ым Kohl ll) f3Topo)1 по с!1!валам IBT lе!ка по:!Ожс11ия, ротор которого вращается синхронно с ротором бесколлекторпого двигателя благодаря тому, что момент синхронной муфты преодолевает моменты TpelIIIz в подшипниках и динамический момент (обусловленный инерционностью) общего вала с роторами датчика положени1! и гистерезисной машины.

При Iooòllæåíèè синхронной скорости ротор бесколлекторного двигателя под действием пзбыто !ного динамического момента при запуске двигателей без нагрузки стремится развить скорость соответствующую скорости холостого хода (фиг. 4), увлекая за собой посредством синхронной муфты и ротор датчика положения. Однако по мере вхождения ротора гистерезисной машины во все больший угол рассогласования соответственно увеличивается развиваемый ею тормозной (генераторный) момент, что, в свою очередь, увеличивает угол 0 (по Ioæè TñëьHые значения) — угол рассогласования бесконтактного двигателя и датчика положения. Бесколлекторный двигатель резко уменьшает свой момент, который в случае большого момента инерции ротора и вращающихся с им узлов нагрузочного механизма (при запуске под нагрузкой) может на некоторый момент получить даже отрицательное значение (фиг. 3).

Возникает быстро затухающий переходной режим работы системы, в конце которого ротор датчика положения занимает положенис, соответствующее значению угла О, при котором бесколлекторный двигатель развивает момент, преодолевающий момент потерь холостого хода (см. фиг. 3 и 4).

В аналогичном режиме двигатель работает и при пуске под нагрузкой. В этом случае он развивает момент, преодолевающий момент нагрузки.

При увеличении момента нагрузки на валу

М„„р сверх максимального момента М, „„,„ развиваемого бесколлекторным двигателем при синхронной скорости (фиг. 4), синхронизированный двигатель работает следующим образом.

При увеличен"IH нагрузки М„,,р М,. „,„,-, ротор двигателя увлекает за собой через синхронную муфту ротор датчика положения.

Так как момент гистерезисной машины в двигательном реж1!ме меньше момента синхронной муфты (см. фиг. 2), то общий вал с роторами датчика положения и гистерезисной машины синхронно с ротором бесконтактной машины уменьшает скорость, развивая электромагнитный момент подобно обычному бесколлекторному двигателю постоянного тока.

Следовательно, предлагаемый синхронизированный двигатель постоянного тока с бесконтактный коммутатором обладает пусковыми свойствами обычного двигателя посто5IIIFIoI0 тока. Это является одним из важных положительных его свойств.

ЗО4892

Предмет изобретения

Бесколлекторный синхронизированный электродвигатель постоянного тока, содержащий датчик положения ротора, управляющий полупроводниковым коммутатором, и дополнительную гистерезисную машину, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью повышения точности синхронизации и упрощения схемы, гистерезисная машина подключена к источнику заданной частоты и на роторе этой машины, 5 связанной с валом электродвигателя через синхронную муфту, расположен датчик положения ротора.

304892

Составитель В. Ратайко

Техред М. Семенов

Редактор Б. Федотов

1(орректор Т. Фисенко

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 10278 Изд. № 2037 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5